單片機(jī)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

◆張 淼

(遼陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

單片機(jī)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

◆張 淼

(遼陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是電子、電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)技術(shù)核心課程,也是學(xué)生較難掌握的課程。通過(guò)多年的教學(xué)改革實(shí)踐,我們開(kāi)發(fā)了單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板,并以此作為實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)的載體,收到良好的教學(xué)效果。

一、開(kāi)發(fā)單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板作為項(xiàng)目式教學(xué)載體

為幫助單片機(jī)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)廉價(jià)、實(shí)用的硬件環(huán)境,我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板(圖1),利用該板可以完成大量的單片機(jī)學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn),對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)有極大的幫助。由于該板采用了在線可編程的AT89S51單片機(jī),因此,該板還具有單片機(jī)程序下載功能,在下載軟件的作用下,可將編輯、編譯、調(diào)試好的單片機(jī)代碼下載到AT89S51單片機(jī)中。下載完成以后,實(shí)驗(yàn)板即可脫機(jī)工作。學(xué)習(xí)者只需有一臺(tái)電腦就可學(xué)習(xí)單片機(jī),而無(wú)需自備價(jià)格較高的仿真器與編程器。

圖1 單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板

二、以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板為載體,構(gòu)建項(xiàng)目式教學(xué)學(xué)習(xí)情境

項(xiàng)目教學(xué)就是師生為完成某一具體的工作任務(wù)而展開(kāi)的教學(xué)行動(dòng)。將某門(mén)專(zhuān)業(yè)課程分為若干知識(shí)(技能)單元,每個(gè)單元作為一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,實(shí)行理論、實(shí)踐一體化的單元式教學(xué),每個(gè)單元教學(xué)以完成一個(gè)作業(yè)來(lái)結(jié)束,并進(jìn)行下一個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)。實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué),學(xué)習(xí)情境的構(gòu)建很關(guān)鍵。

學(xué)習(xí)情境是教師在典型工作任務(wù)的基礎(chǔ)上,由教師設(shè)計(jì)用于學(xué)習(xí)的“情形”和“環(huán)境”,是對(duì)典型工作任務(wù)進(jìn)行“教學(xué)化”處理的結(jié)果,通常用學(xué)習(xí)任務(wù)來(lái)表示的主題教學(xué)單元。

本課程是以工作過(guò)程為導(dǎo)向,以典型任務(wù)為基點(diǎn),綜合理論知識(shí)、操作技能和職業(yè)素質(zhì)為一體的思路設(shè)計(jì)的。根據(jù)專(zhuān)業(yè)能力目標(biāo)、方法能力目標(biāo)、社會(huì)能力目標(biāo),將課程劃分成相對(duì)獨(dú)立,整體由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的八大學(xué)習(xí)情境,見(jiàn)下表:

學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)既具有真實(shí)性,又具有先進(jìn)性。為了使教學(xué)內(nèi)容更符合工作實(shí)際,各學(xué)習(xí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、元器件的選用、電路的焊接、及軟件編程都盡可能符合企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn);教學(xué)以89S51、89S52為主講機(jī)型,該機(jī)型與 89C51、89C52相比,具有可在線編程功能,并內(nèi)置看門(mén)狗電路,是比較實(shí)用的 51系列單片機(jī);教學(xué)內(nèi)容跟蹤單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,如引入串行技術(shù),采用 I2C總線接口技術(shù)的時(shí)鐘芯片 PCF8563、采用單總線 (1-wirebus)技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20等。教學(xué)中刪去了以往以并行接口方式為主的單片機(jī)擴(kuò)展技術(shù),及傳統(tǒng)的A/D芯片 0809等的介紹。

為避免進(jìn)行單獨(dú)的枯燥指令與編程教學(xué),采取體驗(yàn)性學(xué)習(xí)方式,融理論教學(xué)于實(shí)踐教學(xué)及實(shí)際工作體驗(yàn)中融編程與指令教學(xué)于實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中,學(xué)生用到哪,學(xué)到哪,會(huì)用即可,不過(guò)于追究指令與程序的原理。

三、學(xué)做一體,實(shí)施行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)模式

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)強(qiáng)調(diào)不再把教師掌握的現(xiàn)成知識(shí)技能專(zhuān)遞給學(xué)生作為追求的目標(biāo),或者說(shuō)不是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照教師的安排和講授去得到一個(gè)結(jié)果,而是在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生去尋找得到這個(gè)結(jié)果的途徑,最終得到這個(gè)結(jié)果,并進(jìn)行展示和自我評(píng)價(jià)。通過(guò)完成任務(wù)的行動(dòng)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)能力、關(guān)鍵能力(方法能力—學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、社會(huì)能力—學(xué)會(huì)生存、學(xué)會(huì)交往)的有效培養(yǎng)。下面以一個(gè)具體學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)對(duì)教學(xué)過(guò)程作以說(shuō)明。

教學(xué)中充分發(fā)揮教與學(xué)的積極性,由若干問(wèn)題啟動(dòng)課堂教學(xué),經(jīng)過(guò)啟發(fā)式的推衍,最后歸納總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生循問(wèn)題而思考,提高對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟力,加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容的理解;適當(dāng)加強(qiáng)師生互動(dòng)環(huán)節(jié),活躍課堂氣氛,促進(jìn)學(xué)生自主思考提出問(wèn)題,解答問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生潛能。

在學(xué)習(xí)考核中,既考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)與技能的掌握程度,同時(shí)考核學(xué)生的創(chuàng)新能力。如在彩燈設(shè)計(jì)、音樂(lè)編程中,鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象,充分發(fā)揮自主創(chuàng)新意識(shí),根據(jù)每人完成的復(fù)雜程度及創(chuàng)新程度給以成績(jī)鼓勵(lì),取消了期末筆試,以平時(shí)大作業(yè)成績(jī)及期末綜合設(shè)計(jì)作為課程考核總成績(jī)。

按照這種教學(xué)模式,學(xué)生僅利用課內(nèi)時(shí)間學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。具體的實(shí)踐操作內(nèi)容要求學(xué)生在課外時(shí)間完成,這也相當(dāng)于改變了傳統(tǒng)的課外作業(yè)形式與內(nèi)容。教師在課外時(shí)間為學(xué)生輔導(dǎo),同時(shí)開(kāi)放單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室,并由學(xué)生自行管理,為學(xué)生提供充分的學(xué)習(xí)條件。通過(guò)舉辦電子設(shè)計(jì)大賽,進(jìn)一步提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與團(tuán)結(jié)協(xié)作精神及獨(dú)立工作能力。

四、以單片機(jī)教學(xué)為核心,合理整合相關(guān)課程,提高教學(xué)效率

1.與《PROTEL99印制板電路設(shè)計(jì)》課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合

《PROTEL99印制板電路設(shè)計(jì)》是高職電子專(zhuān)業(yè)必開(kāi)的技能課。通常是單獨(dú)開(kāi)設(shè)該課,需要較多學(xué)時(shí),但由于教學(xué)針對(duì)性不強(qiáng),學(xué)生學(xué)習(xí)效果并不好?，F(xiàn)將該課作為單片機(jī)課程教學(xué)的一個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目,要求學(xué)生在兩周時(shí)間內(nèi)以實(shí)訓(xùn)的方式完成單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板的電路圖繪制及制板工作。教學(xué)目的明確,針對(duì)生強(qiáng),學(xué)生既掌握了 PROTEL制板技能,又進(jìn)一步掌握了單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板的硬件電路設(shè)計(jì)原理,對(duì)單片機(jī)教學(xué)起到了良好的輔助作用。

2.與《傳感器技術(shù)》課程相融合

《傳感器技術(shù)》也是高職電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)該掌握的內(nèi)容。但在以往教學(xué)中教師過(guò)多講授傳感器原理知識(shí),而對(duì)具體應(yīng)用技術(shù)講授很少,主要是缺乏實(shí)踐載體?，F(xiàn)在可以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板為載體,利用各種傳感元件設(shè)計(jì)不同的項(xiàng)目,既講授了傳感器知識(shí),又進(jìn)一步鞏固了學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力,相得益彰。

[1]馬彪.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2009,5.

[2]梅麗鳳.單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京:北京交通大學(xué)出版社, 2008,2.